ES2261406T3 - Elemento de inserto para el cierre hermetico de una cavidad. - Google Patents
Elemento de inserto para el cierre hermetico de una cavidad.Info
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Abstract
Elemento de inserto (8) para cerrar herméticamente cavidades (6, 7) en portadores de carrocerías de vehículos por medio de un proceso de expansión, en particular columnas de la carrocería del vehículo (4), provisto de medios de cierre hermético que comprenden un material expandible (11) y medios (9) para fijar el mismo en cavidades huecas (6, 7) por lo que el elemento de inserto (8) comprende una estructura de soporte (10) para el material expandible (11), dicha estructura de soporte (10) provista de un bastidor (13) y una pieza interior (14), en el que el bastidor (13) tiene por lo menos dos caras de soporte laterales (12) dispuestas no inmediatamente adyacentes, caracterizado porque por lo menos una de las caras de soporte (12) está formada como medios de fijación (9) y tiene la forma de una mordaza, dichos medios de fijación (9) estando dispuestos de tal forma que la mordaza queda completamente sumergida bajo el material expandible (11) durante el proceso de expansión y el material expandible fluye de ese modo dentro de una abertura para recibir los medios de fijación (9) a fin de asegurar que esta abertura está herméticamente cerrada de forma impermeable contra el aire y el ruido.
Description
Elemento de inserto para el cierre hermético de
una cavidad.
La presente invención concierne a una pieza de
inserto para el cierre hermético de cavidades en portadores de
carrocerías de vehículos, en particular en columnas de carrocerías
de vehículos, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación
1.
Los vehículos de todo tipo tienen piezas
portadoras o de soporte en forma de elementos estructurales huecos.
Estas piezas portadoras generalmente consisten en dos planchas de
metal conformadas o prensadas las cuales están dispuestas en el
vehículo de tal manera que definen una superficie interior y una
superficie exterior. A fin de hacer más rígidos estos dos elementos
estructurales huecos en forma de columna es común disponer una
tercera plancha de metal adicional en el interior de estos elementos
estructurales huecos. Por lo tanto, se forman diferentes cavidades
dentro de los elementos estructurales huecos. Estas piezas
portadoras y cavidades causan vibraciones y ruido que se transfiere
a través de todo el vehículo, lo cual es perjudicial para el confort
de los pasajeros, es decir resulta en vibraciones y ruido en el
interior del vehículo.
Es por lo tanto conocido en la técnica insertar
paredes divisorias en estos elementos estructurales huecos a fin de
evitar la transferencia de sonido y amortiguar las vibraciones.
Tales piezas de inserto son conocidas por los expertos en la
técnica, por ejemplo a partir del documento EP 0 730 999 o US
5,642,914. El documento US 5,642,914 describe un elemento de inserto
de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Las piezas de
inserto descritas en estas publicaciones esencialmente comprenden
una estructura de soporte la cual está fijada en el interior de los
elementos estructurales huecos y la cual está rebordeada con un
material expandible el cual es calentado y de ese modo se expande
durante la fabricación del vehículo. De este modo, se forma una
pared divisoria en el interior del elemento estructural hueco. Estas
paredes divisorias sirven para amortiguar las vibraciones de los
elementos portadores y también tienen un efecto de aislamiento del
ruido, es decir, reflejan el ruido transferido por los elementos
portadores. La fijación de estas piezas de inserto hace necesario
proporcionar aberturas en los elementos portadores, a través de las
cuales pueden ser guiados medios de retención adecuados, en
particular tornillos o mordazas. La experiencia demuestra que estas
aberturas no se pueden cerrar herméticamente de una forma completa
mediante el proceso de expansión durante la fabricación del
vehículo, lo cual afecta negativamente a las propiedades de
aislamiento al ruido y de barrera a la humedad de las paredes
divisorias.
divisorias.
Es por lo tanto el objeto de la presente
invención proporcionar un elemento de inserto el cual supera las
deficiencias de las piezas de inserto anteriormente conocidas. En
particular, es el objeto de la presente invención proporcionar un
elemento de inserto para el cierre hermético de cavidades el cual
mejora las propiedades acústicas de estas piezas. Adicionalmente, se
proporciona un elemento de inserto el cual puede ser fabricado
eficazmente desde el punto de vista de los costes y el cual es
simple de insertar.
Esto se consigue mediante un elemento de inserto
para el cierre hermético de cavidades provisto de las
características de la reivindicación 1 y en particular mediante un
elemento de inserto en el bastidor del cual están provistas por lo
menos dos caras de soporte laterales dispuestas no inmediatamente
adyacentes. Esta disposición permite la expansión libre del elemento
de inserto en sus zonas periféricas y por lo tanto conduce a un
aislamiento completo, en particular en la zona de los elementos de
retención o de fijación. Adicionalmente, con esta disposición se
incrementa la parte de la superficie recubierta de espuma de la
sección transversal del portador que se va a cerrar
herméticamente.
En la invención, por lo menos una de las caras
de soporte está formada como una mordaza. Esto permite que la
mordaza esté totalmente sumergida bajo la espuma durante el proceso
de expansión, cerrando herméticamente de este modo la abertura para
la fijación de los elementos portadores.
En una realización preferida adicional de la
invención, el material que rellena el bastidor del elemento portador
tiene la forma de retícula y está recubierto con un material
expandible. Esta retícula se puede fabricar de material metálico, en
particular plancha de acero o de aluminio, o se puede fabricar a
partir de un material termoplástico, por ejemplo una poliamida o un
polipropileno, los cuales pueden estar compuestos con polibutadieno
para determinar de forma controlable la rigidez. De este modo, el
material de relleno relativamente caro puede ser substituido por un
material expandible más eficaz desde el punto de vista de los
costes. Esta realización se puede llevar a cabo de tal manera que se
produzca un relleno compacto durante el proceso de expansión, la
piel del cual es geométricamente irregular y de celda cerrada,
conduciendo de ese modo a una mejora adicional en las propiedades de
aislamiento al sonido.
Como material expandible son adecuados los
polímeros termoplásticos, en particular un copolímero de etileno y
acetato de vinilo (PEVA), al cual se añaden un agente de expansión,
en particular azodicarbonamida, y un agente reticulante, en
particular dicumilperóxido. Durante la expansión, este material
forma una espuma de celda cerrada la cual no sólo es aislante del
ruido y absorbente del ruido sino que también es particularmente
adecuada como barrera a la humedad y material de sellado hermético
al aire.
Otras realizaciones preferidas tienen las
características de las reivindicaciones dependientes.
En una realización adicional, los medios de
fijación comprenden un elemento de retención el cual sobresale de la
zona del borde del elemento de inserto y tanto puede estar acoplado
como bloqueado dentro de una abertura provista para este propósito,
o puede estar insertado dentro de una doble mordaza como una
contrapieza.
Las ventajas del elemento de inserto de acuerdo
con la presente invención son inmediatamente evidentes para una
persona experta en la técnica y se verán, en particular, en el
cierre hermético eficaz, el incremento significante en la absorción
del sonido y por lo tanto en la mejora del rendimiento acústico, así
como en una fabricación y un montaje más eficaces desde el punto de
vista de los costes.
La invención se describe en lo que sigue a
continuación con la ayuda de los dibujos y la consiguiente
descripción de una realización preferida.
La figura 1 muestra una vista en sección
transversal completa de un portador de carrocería de un vehículo con
un elemento de inserto insertado.
La figura 2 muestra una vista detallada de un
elemento de inserto de acuerdo con la invención.
La figura 3 muestra un diagrama de las curvas de
absorción de sonidos.
La figura 1 es una vista en sección transversal
completa de un portador de carrocería de un vehículo 4. Este
portador 4 comprende una primera pieza formada de plancha de metal
1, que constituye una superficie exterior A y una segunda pieza
formada de plancha de metal 2, que constituye una superficie
interior B. estas dos piezas de plancha de metal 1, 2 están soldadas
juntas en sus bordes 3. Para una rigidez adicional del portador 4 en
esta realización, está soldada una plancha de metal intermedia 5, la
cual divide el espacio interior del portador 4 en una cavidad
exterior 6 y una cavidad interior 7. A fin de cerrar herméticamente
la cavidad exterior 6, un elemento de inserto 8 está fijado a la
plancha de metal intermedia 5. Para este propósito, el elemento de
inserto 8 comprende medios de fijación 9 y en particular una
mordaza, la cual se agarra dentro de una abertura en la plancha de
metal intermedia 5. El elemento de inserto 8 comprende una
estructura de soporte 10 sobre la cual se aplica material de cierre
hermético expandible 11. A fin de retener el material de cierre
hermético expandible 11 en su sitio, la estructura de soporte 10
comprende por lo menos dos caras de soporte 12 dispuestas
adyacentemente no inmediatamente. Es esencial para el propósito de
la presente invención que estas caras de soporte no estén
inmediatamente adyacentes una a la otra, porque de otro modo el
material de cierre hermético expandible no se puede expandir
libremente y pueden resultar áreas permeables o de fuga.
Adicionalmente, la disposición de la invención resulta en un
incremento considerable del área superficial de las áreas de la
sección transversal de la cavidad las cuales están cubiertas con
espuma, lo cual mejora substancialmente el rendimiento
acústico.
acústico.
En un desarrollo adicional de este elemento de
inserto de la invención, los medios de fijación están formados de
tal manera que un elemento de inserto adicional se puede fijar al
mismo desde el lado opuesto.
La figura 2 clarifica el diseño de la invención
del elemento de inserto 8. La estructura de soporte 10 esencialmente
comprende un bastidor 13 y una pieza interior 14. En la pieza
lateral del bastidor, y no exactamente opuestas una a la otra, están
dispuestas caras de soporte 12. Una de estas caras de soporte está
formada como unos medios de fijación y en la realización de la
figura 2 tiene la forma de una mordaza 9. Esta figura muestra una
parte de la plancha de metal intermedia 5 a fin de mostrar de forma
que se puede distinguir el funcionamiento de la mordaza 9. Por
encima o encima del bastidor 13 de la estructura de soporte 10 está
dispuesto un material de cierre hermético expandible que soporta una
cinta 11, el cual se mantiene en su sitio mediante las caras de
soporte 12. Con esta disposición, la mordaza 9 puede quedar
completamente sumergida bajo la espuma del material de cierre
hermético durante el proceso de expansión y puede fluir dentro de la
abertura de la plancha de metal intermedia 5 prevista para recibir
los medios de fijación 9. Esto asegura que estas aberturas queden
herméticamente cerradas de forma impermeable contra el aire y el
ruido con el proceso de expansión. En un desarrollo adicional del
elemento de inserto de la invención la parte interior 14 se
substituye por una retícula, la cual otra vez sirve como soporte
para un material de cierre hermético expandible. El proceso de
expansión resulta en un incremento adicional del área superficial
del área de la sección transversal de la cavidad la cual está
cubierta con espuma, lo cual mejora considerablemente el rendimiento
acústico y en particular la capacidad de absorción del ruido.
Adicionalmente, se comprenderá que el material expandido tiene una
piel resistente al aire la cual sirve como barrera a la humedad. Una
persona experta en la técnica acústica estará en situación de
diseñar un elemento de inserto de tal modo que se optimicen las
propiedades de aislamiento acústico y de absorción para los
requisitos específicos. En la presente realización, en la que la
estructura de soporte 10 tiene una pieza interior de tipo de
retícula 14, la cantidad de material de relleno requerido -
generalmente poliamida - se puede reducir substancialmente,
permitiendo de ese modo que el elemento de inserto entero sea
fabricado de forma relativamente barata, porque el material
expandible utilizado de acuerdo con la presente invención es
substancialmente más eficaz desde el punto de vista de los costes
que la poliamida. Adicionalmente, una pieza interior del tipo de
retícula de la estructura de soporte 10 también permite que esta
pieza interior sea fabricada de polipropileno barato en lugar de la
poliamida generalmente utilizada. Aunque el polipropileno tiene un
punto de fusión menor que el de la poliamida y por lo tanto no es
adecuado para utilizarlo como material de estructura de soporte, se
puede aplicar como una pieza interior del tipo de retícula, porque
la temperatura de 160ºC a 200ºC requerida para el proceso de
expansión se reduce a su vez mediante el material expandible 11.
Las curvas de las mediciones representadas en la
figura 3 son el resultado de una medición comparativa. Un elemento
de inserto adicional provisto de una pieza interior cerrada 14 y una
disposición de estructura de soporte en forma de ranura se midió en
un tubo de impedancia de acuerdo con la norma D45 5430. La curva
resultante de la medición C muestra que el valor del coeficiente de
absorción para frecuencias inferiores a 3150 hz es inferior a 0,1 y
que el valor para las frecuencias en la gama entre 3150 hz hasta
5000 hz alcanza un máximo de 0,23. Por otra parte, para un elemento
de inserto de acuerdo con la presente invención la curva de medición
D presenta un comportamiento a la absorción substancialmente
mejorado a frecuencias por encima de 1250 hz, es decir en esta gama
muestra un coeficiente de absorción de alrededor de 0,58.
Incrementando la proporción del área cubierta con espuma el
coeficiente de absorción se puede mejorar adicionalmente hasta un
valor de alrededor de 0,8. Estas mediciones comparativas muestran
claramente que utilizando una configuración específica de la
estructura de soporte 10 e incrementando de ese modo la proporción
del área de la sección transversal herméticamente cerrada cubierta
con material expandible, la absorción acústica se incrementa
substancialmente sin reducir el aislamiento
acústico.
acústico.
En una realización preferida, se utiliza un
polímero termoplástico como material expandible, en particular un
copolímero de etileno y acetato de vinilo (PEVA), al cual se añaden
un agente de expansión, en particular azodicarbonamida y un agente
reticulante, en particular dicumilperóxido. Esto resulta en una
espuma de celda cerrada durante el proceso de expansión la cual es
especialmente adecuada como barrera a la humedad y sellante
hermético al aire.
Claims (6)
1. Elemento de inserto (8) para cerrar
herméticamente cavidades (6, 7) en portadores de carrocerías de
vehículos por medio de un proceso de expansión, en particular
columnas de la carrocería del vehículo (4), provisto de medios de
cierre hermético que comprenden un material expandible (11) y medios
(9) para fijar el mismo en cavidades huecas (6, 7) por lo que el
elemento de inserto (8) comprende una estructura de soporte (10)
para el material expandible (11), dicha estructura de soporte (10)
provista de un bastidor (13) y una pieza interior (14), en el que el
bastidor (13) tiene por lo menos dos caras de soporte laterales (12)
dispuestas no inmediatamente adyacentes, caracterizado porque
por lo menos una de las caras de soporte (12) está formada como
medios de fijación (9) y tiene la forma de una mordaza, dichos
medios de fijación (9) estando dispuestos de tal forma que la
mordaza queda completamente sumergida bajo el material expandible
(11) durante el proceso de expansión y el material expandible fluye
de ese modo dentro de una abertura para recibir los medios de
fijación (9) a fin de asegurar que esta abertura está herméticamente
cerrada de forma impermeable contra el aire y el ruido.
2. Elemento de inserto de acuerdo con la
reivindicación 1 en el que la mordaza (9) está formada como una
doble mordaza.
3. Elemento de inserto de acuerdo con la
reivindicación 1 o 2 en el que la pieza interior (14) de la
estructura de soporte (10) tiene la forma de una retícula.
4. Elemento de inserto de acuerdo con la
reivindicación 3 en el que por lo menos la pieza interior (14) de la
estructura de soporte (10) está fabricada de material metálico o
polipropileno.
5. Elemento de inserto de acuerdo con las
reivindicaciones 3 o 4 en el que la pieza interior (14) está
cubierta con material expandible el cual, después de un proceso de
expansión, cierra herméticamente de forma completa la pieza interior
(14).
6. Elemento de inserto de acuerdo con las
reivindicaciones 1 a 4 en el que el material expandible (11) está
constituido por un polímero termoplástico, por ejemplo un copolímero
de etileno y acetato de vinilo (PEVA), copolímero al cual se añaden
un agente de expansión, por ejemplo azodicarbonamida y un agente
reticulante, por ejemplo dicumilperóxi-
do.
do.
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